轧钢氧化铁皮含油对烧结过程的影响

文摘本文结合首钢情况，框述了轧钢氧化铁皮的产出量、化学成分、物相组成，分析了轧钢氧化铁皮含油的原因以及油对烧结过程的影响，提出了测定含油量及脱油的方法。

关键词轧钢，氧化铁皮，润滑剂，烧结。

1 前言

钢锭、钢坯在加热中产生的氧化铁皮含铁量高，其回收后配人烧结原料可提高烧结矿含铁品位，从而降低高炉炼铁的焦比和成本。但因轧钢氧化铁皮含油则需将其脱油处理后使用。对此，通过对初轧厂、线材厂、烧结厂等调研，并在实验室进行脱油试验和含油测定，进一步探讨了轧钢氧化铁皮含油对烧结的影响。

1.1 轧钢氧化铁皮的产出量和主要成分

在连铸和轧钢中，钢料表面的氧化铁皮经机械或水力作用脱落，且落人铁皮沟内经水冲至沉淀池，捞出后运注料场堆存，再经筛分即可作为烧结原料。国内主要厂矿轧钢氧化铁皮的产出量和部位见表1和表2。

据有关文献介绍，我国的轧钢氧化铁皮平均产出量为20kg/t材。首钢于1992、1993、1994年轧钢氧化铁皮产出量分别为9.4、10.01和16.40万吨，平均吨钢材氧化铁皮产出量分别为QDFILM25、22和33.5吨，高于全国平均水平。原北钢公司的厂矿1994年炼钢、轧钢系统产出氧化铁皮的分布情况见表3。

表 1 氧化铁皮产出量

轧机名称	平均占轧制钢材重/%
初轧机	1~1.5
大型轧机	1.6~2.0
中型轧机	2.0~2.5
小型轧机	2.6~3.0
线材轧机	3~3.5
钢管轧机	2~3.5

表 2 氧化铁皮产出部位

轧机名称	产生部位	分布量/%
初轧机	机架下面	90-95
初轧机	出炉辊道及回转台	6
大型轧机	开坯机架下面	60
	型钢轧机机架下面	20
	出炉辊道与轧机之闷	15
	机后辊道	5
中厚板轧机	轧钢机架下面	25
	出炉辊道	1.5
	输送辊道	70~73

pva抛光轮表 3 各厂氧化铁皮产出量

减感油墨

厂名	三线材	二线材	小型	初轧	中板	一线材	红冶	中小型	一炼钢	二炼钢	三炼钢
产量/t	17307	15349	22255	33450	11005	23074	8300	595	930	13750	11177

1.2 物相组成

X—光衍射物相分析表明，在轧钢氧化铁皮物相中浮氏体约占50%，其余为磁铁矿和α—赤铁矿。钢料氧化后在扫描电镜下的显微组织见图1。从中可看出，钢料表面氧化铁皮呈多孔结构，浮氏体出现在贴近钢料一面，其最外层是α—赤铁矿，两层间是磁铁矿。

1.3 化学成分

国内厂轧钢氧化铁皮化学成分见表4，首钢于1994年1~9月化验的结果见表5，化学分析结果见表6。从中可看出，不同单位轧钢氧化铁皮的化学成分之间差异很大。本次按其主要物

相估算Q235A类钢全部被氧化为氧化亚铁和四氧化三铁时，氧化产物中的铁含量约71~76%。轧钢氧化铁皮在回收中混进杂质是导致其化学成分波动较大的主要原因。因此，控制其杂质含量可使氧化铁皮含铁量高于迁安精矿粉，配人烧结料后可提高烧结矿含铁品位。

智能停车场系统管理表 4 氧化铁皮化学成分(%)

厂名	TFe	FeO		CaO	S	P	其他
攀钢	72.61		6.35	6.87	0.10
武钢	68.51	53.15	3.75	0.94	0.022	0.029	2.57
宝钢	75.40		1.76	1.85

表 5 首钢烧结厂化验结果(%)

	1	2	3	4	5	6	7	8	9
TFe	73.83	74.98	74.43	74.92	75.20	75.08	75.27	75.94	76.01
SiO2	2.17	2.09	2.20	2.34	2.22	2.17	1.87	1.66	1.80	变电站模型
C	0.78	0.84	0.84	0.83	0.73	0.75	0.70	0.81	0.98

表 6 化学分析结果(%)

Si		TFe	CaO	MgO	P	MnO	S	C
2.68	1.27	68.90	51.00	0.80	0.021	0.68	0.52	1.02

2 氧化铁皮中油在烧结中的行为

2.1 轧钢润滑油的种类和特性

轧钢机的齿轮传动部分功率大、过负荷和冲击负荷大、工作环境温度高、水汽大，故对润滑油的粘度、耐磨性、抗氧化性、抗乳化性等均有较严格要求。轧钢机用润滑油属于残渣润滑油。首钢和国内厂的轧机用油种类见表7、表8。

表 7 首钢轧机用油种类

厂名	三线材	二线材	小型	初轧	中板
润滑油	N460、N320、T100	N320	N460、甘油	N460、200齿轮油	N460、N320、
润滑脂			2#锂基脂	1#锂基脂

表 8 润滑部位及用油种类

部位	齿轮种类	给油方式	润滑油种类
主减速机	直齿轮、斜齿轮、人字齿轮	强迫循环	N100~N200中负荷、重负荷工业齿轮油
压下装置	直齿轮、斜齿轮、锥齿轮蜗轮	强迫循环	N460重负荷蜗轮蜗杆油、N680重负荷工业齿轮油
人字齿轮座	人字齿轮	强迫循环	N460、N920重负荷工业齿轮油
工作台辊道	止动环直齿轮、斜齿轮、锥齿轮	油浴润滑	N150中负荷、重负荷工业齿轮油

2.2 含油量的测定

通过试验研究后提出两种测定方法：

一是汽油溶解法，即将氧化铁皮在105℃左右烘干后称取一定数量，投入欲沸的汽油中，

充分搅拌后滤出汽油，然后进行清洗、烘干、称重。氧化铁皮的失重即是其含油量。

二是惰性气体保护蒸馏法，即将其在105℃左右烘干后称取一定数量，放入测定铁矿石还原的还原管中，入还原炉，吊在天平上，在惰性气体保护下加热到600℃左右，记录氧化铁皮失重情况。试样达到恒重时的失重即是氧化铁皮的含油量。

用上述方法测定同一批烧结配料室的轧钢氧化铁皮的含油量，结果分别为0.94%和1.22%。考虑到汽油溶解时易挥发、易燃以及试验结果的准确性等原因，推荐使用惰性气体保护蒸馏法测定其含油量。

2.3 氧化铁皮中油在烧结中的行为

轧钢氧化铁皮中油在烧结中的行为可作如下推测：

(1)石油的常压沸点为162℃~538℃，轧钢用润滑油虽是石油中沸点较高的油种，但因烧结中风箱的负压为10000Pa或更高，故氧化铁皮吸附的油在400℃~500℃或更低的温度下会脱附，蒸馏析出。400℃~500℃为烧结过程的干燥预热段，烧结废气中含氧量一般可低于10%，缺乏轧钢润滑油的燃烧条件，它以油气形式进人烧结废气，并使烧结主烟囱烟气变

为灰白。

(2)在石油蒸馏试验中，温度超过245℃时可能发生原油的分解，干燥预热段烧结废气的温度一般高于此值，所以轧钢润滑油可在烧结中分解。

(3)遇有漏风等条件则油蒸馏和分解产物发生不完全燃烧，所产生的碳黑会使烧结废气变黑。

在烧结机抽风系统中，随着废气温度的降低，润滑油的蒸馏和分解产物会在除尘器上冷凝，降低其除尘效果。1994年底，在第一烧结车间用10%~15%轧钢铁皮期间，曾因油汽在风机转子上冷凝且粘附大量粉尘而破坏了风机动平衡、降低了风机出力和寿命，被迫停机检修。有人认为，低闪点油分解产物的局部集中还可能导致爆炸，因此氧化铁皮在配入烧结原料前，特别是氧化铁皮用量较高时，应预先进行脱油处理。

3 几种脱油方案

根据本次调研和试验结果提出以下几种轧钢氧化铁皮脱油方案：

1.用驻油剂减少氧化铁皮含油

在石油开采中，为了降低原油与亲水泥浆之间的表面张力、调节岩石的润湿性，开发研制了表面活性、碱水、微乳状液，泡沫、增稠水等多种驱油剂，可使原油的采收率从30%提高到80%~85%。该驱油剂加入冲洗轧钢氧化铁皮的水中，改变润滑油与氧化铁皮的表面张力和润滑情况，减少氧化铁皮含油量，使油进人水中，并进一步研究轧钢废水中油的回收。

2.有机溶剂萃取法

使用有机溶荆萃取轧钢氧化铁皮中的润滑油和润滑脂，再用蒸馏法回收各种油类。

3.强碱溶液洗涤法

使用含有表面活性荆的碱性溶液洗涤轧钢氧化铁皮，再研究此洗涤液中油的回收。

4.干馏脱油

将含油氧化铁皮装人类似焦炉的容器中，在密闭、煤气或惰性气体保护下加热，使其中的润滑油和润滑脂发生蒸馏或分解，用化工设备收集其含油气体，冷却加工成各种油类，或将这些油气引向加热炉作为燃料使用。

比较上述方案，本文认为第一方案实施较容易，但需同时研究水中油的回收问题，第二、三方案会造成新的污染，第四方案如借鉴现有炼焦和化工生产工艺则实现的可能性大，油回收后可利用，经济上合理。但无论采用何种方案，均需全面论证，开展试验研究，开发、研制和装备专门的试验和生产设备。

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